随着对早期胚胎发育各阶段的深入探索，尤其是对合子基因组激活以及第一次细胞分化的研究，研究者发现早期胚胎表观遗传学遵循着严密的时空修饰机制。既往研究已确定H3K9me3和H3K27me3对基因组表达的抑制效应，明确它们在基因组中参与了许多重要的生物学事件，如染色质重编程、基因组印记、胚胎干细胞干性维持及体细胞克隆等，但其涉及的详细分子机制和作用机理仍不完全清晰。本文从发育生物学和表观遗传学方面，阐述早期胚胎组蛋白H3K9me3和H3K27me3研究进展，为了解胚胎发育的复杂机制以及进一步完善体外胚胎培养技术提供理论基础。
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表观遗传修饰是指基因不依赖DNA序列的变化，却使本身在表达水平和功能层面发生改变，并产生可传代表型的遗传现象。其主要包括染色体中组蛋白的转录后修饰和DNA自身的甲基化修饰。经典的组蛋白包括H2A、H2B、H3及H4四种，主要在S期表达，并以复制偶联的方式参与染色质组成[1]。组蛋白修饰指核小体表面组蛋白氨基末端被多种酶修饰，发生甲基化、乙酰化、磷酸化、腺苷酸化、泛素化和ADP核糖基化等过程，并由修饰特异性非组蛋白读取，从而构成包含大量表观遗传学信息的组蛋白密码[2]，是表观遗传学研究的重要方面。组蛋白密码的建立使翻译后染色质修饰更加有条不紊地进行，通过改变DNA-组蛋白间的相互作用，使基因表达遵循严格的时空特异性。过去研究较多的经典组蛋白修饰包括与基因激活相关的H3K4甲基化，以及与基因抑制相关的H3K9、H3K27甲基化等。这些组蛋白修饰主要发生在组蛋白H3的第3、4及9位的赖氨酸残基上，由一类含有SET结构域的特异性甲基转移酶和去甲基转移酶催化调节。目前已知重要的H3K9甲基化转移酶包括SUV39家族成员，如G9a、GLP、Suv39H1和SETDB1等；去甲基化转移酶包括LSD1及JMJD蛋白家族等[3,4]；H3K27甲基化转移酶包括多梳家族(polycomb group，PcG)蛋白，如PRC2(polycomb repressive complex 2)等[5]；去甲基化转移酶包括UTX及JMJD蛋白家族等[6]。经过修饰的组蛋白变体在早期胚胎的染色质重编程中起重要作用，并参与早期胚胎的其他发育过程。同为基因抑制性标记的H3K9和H3K27甲基化修饰，在调控早期胚胎多能性基因的表达和合子基因组激活(zygotic genome activation, ZGA)过渡后的第一次细胞分化事件中协同作用，保证了早期胚胎的正常发育进程[7]。该文重点对近几年早期胚胎组蛋白H3K9me3与H3K27me3的研究进展进行综述。
